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乳白色,粉嘟嘟,绿油油,随机色……动物血色怎么这么不按套路来?

|· 本文来自“我是科学家”·|

在大家的认知中,“血液是红色”似乎是件稀疏平常的事儿。对人类来说,只有在某些病理条件下(或影视作品里),才会出现其他颜色的血——比如前段时间就有新闻报道,一位年轻姑娘因病入院,在抽血时发现自己的血液竟然是乳白色,医生告诉她,这是血脂含量过高造成的乳糜血[1]

“牛奶”既视感的“乳糜血”。图片来源:参考文献[1]

其实,如果放眼整个动物界的话,血液的颜色也可以是千变万化、五彩纷呈的——比方说,星虫的血液就是褐色,乌贼的血液是蓝色,沙蚕的血液则为绿色,而大部分昆虫血液本身则是透明色或淡黄色……似乎有很多动物都“不按套路出牌”。

同样都是血,为啥不同动物间会有如此明显的差距呢?细数组成血液的各个成分可以发现,除了色素蛋白某些代谢产物外,其他物质基本都是无色透明的。因此,要探究血液颜色的秘密,就得从这两种成分开始说起。

色素蛋白的调色板

色素蛋白是动物血细胞中或血浆内一类负责运输氧气的大分子蛋白质,其颜色主要取决于色素蛋白结合的金属离子,不同色素蛋白所结合不同类型及价态的金属元素,都会影响血液的呈色。

许多甲壳纲动物和软体动物,拥有含二价铜离子的血蓝蛋白(Hemocyanin),使血液颜色呈现蓝色

普氏乌贼(Sepia prashadi)的血液为蓝色。图片来自:Wikimedia.org

在沙蚕等环节动物血液中,色素蛋白为含二价铁离子的血绿蛋白(Chlorocruorin),血液颜色呈现绿色

游沙蚕(Nereis pelagica)图片来源:Wikimedia.org

星虫等动物的血液甚至全身都是粉紫色,是由于含有二价铁离子的血褐蛋白(Hemerythrin)。

“粉嘟嘟”的方格星虫(Sipunculus nudus)图片来源:Wikimedia.org

在海鞘纲动物体内,色素蛋白是含有钒离子的血钒蛋白(Hemovanadin),血液呈现翠绿色

“绿油油”的海鞘(Didemnum molle)图片来自:Wikimedia.org

包括人类在内的大多数脊椎动物红细胞中都含有血红蛋白(Hemoglobin),血红蛋白的主要显色物质为含有亚铁离子的血红,因此一般血液呈现红色。静脉血含氧量低,呈暗红色;动脉血含氧量高,呈鲜红色。

人的静脉血(左1,2)和动脉血(右1,2,3)图片来源:Wikimedia.org

另类的代谢物颜色

有些时候,色素蛋白也会处于下风——

比如,在大洋洲的巴布亚新几内亚,就生活着这么几种“诡异”的蜥蜴——作为具有血红蛋白的脊椎动物,它们全身却都流淌着绿色的血液!甚至会把全身的肌肉、粘膜、舌头甚至骨头都染绿[2]……

绿血蜥蜴(Prasinohaema prehensicauda)图片来源:[2]

为什么这些蜥蜴会出现“鬼畜”现象呢? 你可能会联想到漫威电影里的“绿巨人”——浩克,难道蜥蜴们也因为类似的辐射事件发生了基因突变吗?

 浩克——“谁在说我绿?”图片来源:《复仇者联盟3》

并不是。

这些蜥蜴与正常蜥蜴的血色之差在于血液中的胆绿素(Biliverdin)含量。胆绿素是一种深绿色的胆汁色素,就是这些高浓度“绿色汁液”引起了蜥蜴血液颜色变绿。

正常情况下,脊椎动物体内的胆绿素大多会迅速转化成胆红素,并通过胆汁或通过肾脏排出体外。

如果胆绿素在生物体内的累积过高,就会产生细胞毒性、神经毒性等。人类血液中胆绿素浓度达到50微摩就会导致死亡[3]

而绿血蜥蜴的血液中胆绿素的浓度却高达714-1020微摩,如此高浓度的胆绿素对蜥蜴没有表现出毒性,反而给这些蜥蜴带来得天独厚的优势——对于抗感染、抗氧化、保护细胞等都具有潜在功效[4]。这“金钟罩铁布衫”的本领倒是真有点儿像浩克了。

百搭的随机血色

也有些动物,比如昆虫和个别软体动物——既没有色素蛋白,也没有固定颜色的代谢产物,因而血液颜色非常“随机”。

昆虫可以依赖气管直接完成有氧呼吸,不需要色素蛋白来运输氧气。因而许多昆虫的血液本身为透明的。图片来源:本文作者绘制

此外,由于昆虫是不完全循环系统,血液和体腔液往往混在一起,因此食物中及体液中的不同显色物质会使它们的血液呈现出黄、橙红、蓝绿和绿等多种色彩。 

一定要举出个例子的话,最生动的莫过于下图这款不招人爱的昆虫了吧——打死了它,流出的却是你的血。

一只正在品尝人血的白纹伊蚊(Aedes albopictus),拥有了“红血”。图片来自:Wikimedia.org

(编辑:小柒)

参考文献:

  1. http://zj.sina.com.cn/news/2018-01-17/detail-ifyqtwzt9780085.shtml
  2. RodriguezZB, Perkins SL, Austin CC. Multiple origins of green blood in New Guinealizards. Sci. Adv. 4, eaao5017(2018).
  3. GreenbergAJ, Bossenmaier I, Schwartz S. Green jaundice. A study of serum biliverdin, mesobiliverdinand other green pigments. Am. J. Dig. Dis. 16, 873–880 (1971)
  4. Alves E,Maluf FV, Bueno VB, Guido RVC, Oliva G, Singh M, Scarpelli P, Costa F,Sartorello R, Catalani LH, Brady D, Tewari R, Garcia CRS. Biliverdin targets enolaseand eukaryotic initiation factor 2 (eIF2a) to reduce the growth of intraerythrocyticdevelopment of the malaria parasite Plasmodium falciparum. Sci.Rep.6, 22093(2016).
  5. 刘凌云,郑光美,普通动物学(第四版),高等教育出版社(2009).
  6. Wikipedia,https://en.wikipedia.org/wiki/Blood
The End

发布于2018-06-29, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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源的天空

中科院动物所 博士

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